化学工艺流程题

1、无机工艺流程遵义航天高级中学 张健,2015,2016工艺流程题,化学工艺流程题,化学工艺流程题，顾名思义，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程，用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。,工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。 题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品) 题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来； 题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成系列问题，构成一道完整的化学试题。,化学工艺生产主要解决的矛盾，归纳起来主要有六方面问题： 一是解决将原料转化为产品的生产原理

2、; 二是除去所有杂质并分离提纯产品； 三是提高产量与产率； 四是减少污染，考虑”绿色化学”. 五是原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题; 六是生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。化学工艺流程题，一般也就围绕这六个方面设问求解。,学生觉得题难，究其原因，主要是:,看不懂流程; 不理解流程中的除杂原理和应用。 不会应用已学化学原理和元素化合物基础知识判断反应产物，不能正确书写陌生化学方程式;,如何让学生看懂工艺流程,建立解题模型,如果你是化学工程师,如何新建一个硫酸工厂？,要考虑的事,选址-厂房建设 找矿石原料 购设备安装调试 设计生产工艺提高生产效率 环保（三废处理）问题 其他：资

3、金，审批等,原料贵州开磷遵义硫铁矿,贵州开磷遵义硫铁矿成立于1991年，属开磷集团磷肥基地配套矿山项目； 项目建设规模为年产15万吨硫铁矿原矿、5万吨硫精矿。该项目自1991年开始建设，1994年建成。 遵义硫铁矿由采矿车间、选矿车间、办公生活区三部分组成。矿区海拔高度8121156米之间，地势北高南低，距遵义县南白镇20公里，由于地质构造复杂，不适宜大规模开采于1998年停止开采。 自2001年以来，按照集团公司的总体部署，遵义硫铁矿除看护资产外，主要转型从事贵州省省内磷复肥销售。,研究生产工艺,化学工程师的主要任务，优化生产工艺,1：矿石粉碎,增加与空气接触面积,增大反应速率,2：强大空气

4、流,矿粒 吹起,与空气接 触充分,氧气 充分,增大反 应速率,矿石利 用率高,矿石利用率高,化学反应：FeS2 +O2 = Fe2O3+SO2,黄铁矿 （FeS2，含有N2,As,Se),空气 （O2 N2等）,矿渣（Fe2O3),炉气 （SO2,N2,O2,H2O， As,Se化合物等）,沸腾炉里的化学反应,FeS2 +O2 = Fe2O3+SO2,沸腾炉,原料处理：粉碎,条件控制,副产物,除尘,洗涤,干燥,除去矿尘,除去As,Se化合物,除去水,防止催化剂中毒,损坏设备,不利生产,炉气可以直接氧化吗？-分离提纯,炉气 （SO2,N2,O2,H2O， As,Se化合物等）,除杂设备,除杂试剂

5、,H2O， As,Se化合物,残渣,分离提纯,炉气 （SO2,N2,O2）,接触室里的化学反应,1：过量的空气 提高 SO2转化率(平衡正移),2：400500度,3：常压,4：V2O5作催化剂,加快反应速率,催化剂的活性,炉气 （SO2,N2,O2）,接触室的反应,接触室,条件控制,V2O5 ,空气,炉气 （ SO3 ，SO2, O2）,转化反应,炉气 （SO2,N2,O2）,接触室,分离提纯除杂,吸收塔,V2O5 ,空气,SO2，O2,尾气,98.3%H2SO4,发烟 硫酸,成品,转化反应,无机工艺流程模型,钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(F

6、eO2)2等。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下： （1）酸溶后溶液中PH=1，Ba(FeO2)2，与HNO3的反应化学方程式为 。 （2）酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸， 原因是 、 。 （3）该厂结合本厂实际，选用的X为 （填化学式）；中和使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和引起的溶液体积变化可忽略）。 （4）上述流程中洗涤的目的是 。,实际上就是从原料出发，经过一系列化学反应和分离、提纯、除杂，得到化工产品 无机工艺流程题已经成为各地模拟试卷和高考试卷的常考题型。它是以无机化工产品的工艺流程为载体，对

7、元素化合物、化学（离子）方程式、化学反应原理、计算、实验等知识进行融合考查。,化工流程题型分析,题型分析,原料处理方法 化学反应推断,化学反应推断 反应条件控制,分离提纯方法 物理方法 化学方法,化学实验知识 元素化合物性质 化学反应原理,一、解题策略步骤(由粗到细),1.确定实验目的。 2.整体浏览一下流程，辨别出预处理、分离提纯、主 反应、产物四个阶段。 3.分析流程中的每一步骤，并获取以下信息: (1)知道“四个什么”:反应物是什么;发生了什么反应;该反应造成了什么后果;对制造产品有什么作用。 (2)抓住“一个关键”:一切反应或操作都是为获得产品而服务。 4.从问题中获取信息，帮助解题。

8、,(1)粉碎、研磨 粉碎，研磨的目的是增大接触面积，加快反应速率。 (2)溶解:酸浸、碱浸、水洗、油浸或用某溶液进行溶解。 固体加水、酸或碱后溶解得到离子称为浸出。（可能发生复分解、氧还反应） 工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：,二、原料处理阶段的实验操作,(3)加热:煅烧、灼烧、焙烧、水浴等。 高温锻烧、灼烧、焙烧是使物质的结构发生改变，或者让原料中某些杂质经过锻烧后变成可挥发性的物质而去除掉，方便后续的处理与操作。,(4)调节pH:加酸、加碱或加人一些难溶物。,(4)调节pH:加酸、加碱或加人一些难溶物。,调节pH所需的物质一般应满足两点：

9、 能与H反应，使溶液pH值增大； 不引入新杂质。 例如： 若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。,(5)降温:防止某些物质分解或抑制水解或降低反应速率。 例： 酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸， 原因是 、 。 控制温度烘干制小苏打,三、分离提纯阶段实验操作,(1)过滤。 漏斗、烧杯、玻璃棒； 趁热过滤： 为何要趁热过滤？ 防止溶液因温度降低而析出XX晶体 （或引起XX晶体溶解或转化） (2)萃取。 利用物质在两种互不相溶的溶剂中 溶解度的不同，使物质从一种溶剂内 转移到另外一种溶剂中。 (3)分液。,(

10、4)洗涤。 洗涤目的: 除去杂质：除去晶体表面的可溶性杂质。 提高产率：洗涤过滤所得到的残渣，把有用的物质，如目标产物尽可能洗出来。 防止污染环境：如果滤渣表面有一些对环境有害的物质，如重金属离子或CN等，为了防止污染环境，往往对残渣进行洗涤。 洗涤试剂:难溶固体洗涤试剂一般选择水，易溶解的固体产品的洗涤试剂有冰水、有机溶剂、饱和溶液,常见问题及规范解答,（1）实验操作对应的仪器名称：如，过滤的玻璃仪器、煅烧的硅酸盐仪器。 漏斗、烧杯、玻璃棒； 坩埚、酒精灯 （2）实验操作的名称：如，从KNO3和NaCl的混合溶液中分别获取两种固体。 加热蒸发浓缩结晶，趁热过滤，冷却结晶，过滤洗涤干燥。 （3

11、）某个实验操作的详细描述：如， 测定溶液pH值： 取一张干燥的pH试纸置于表面皿上，用玻璃棒蘸去待测溶液点在pH试纸上，对照比色卡。,是否完全沉淀： 取少量上层清液于试管中，滴加几滴XX溶液（前面具体的沉淀试剂），若无XX沉淀产生，则完全沉淀，若有XX沉淀产生，则未完全沉淀。 如何洗涤沉淀： 将沉淀置于过滤器中，加入蒸馏水至没过沉淀，待蒸馏水自然流干后，重复23遍。 检验沉淀洗涤干净与否： 取少量最后1次洗涤液于试管中，滴加几滴XX溶液，若有XX沉淀产生，则未洗涤干净；若无XX沉淀产生，则洗涤干净。,（4）采取某个实验操作的原因：如， 为何要粉碎固体： 增大固体表面积，加快浸取速率，增大浸取率

12、。（要具体看题是指什么速率？） 为何要趁热过滤： 防止溶液因温度降低而析出XX晶体（或引起XX晶体溶解或转化） 趁热过滤前为何要加少量水： 稀释溶液，防止溶液因温度降低而析出XX晶体。 为何要用冰水（无水乙醇）洗涤固体： 在除去固体表面杂质的同时能减少固体因溶解的损耗。 为何选择减压蒸馏： 降低沸点，防止XX容易受热分解。,（1）蒸发浓缩、冷却结晶： （蒸发溶剂）如除去KNO3中 的少量NaCl。所得 晶体不带结晶水 （2）蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。 （3）重结晶单一溶质所得晶体带 有结晶水或易分解时，或者溶 液中有两种或两种以上溶质要 得到溶解度受温度影响大的溶 质

13、时(高温溶解，低温结晶)，一 般重复2-3次操作,四、获得产品阶段的常见考点：,（4）洗涤 （5）蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。,产品获得阶段的注意事项 (1)化学方程式或离子方程式书写的细节要求。 (2)流程中可循环物质的判断。 (3)产品纯度、产率的计算。,化学反应与能量变化(热化学与电化学)、化学反应速率与化学平衡 如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度进行控制。 如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生，则要加相对应的酸来防止水解。 如果产物是一种强氧化

14、剂或强还原剂，则要防止可以与其发生氧化还原反应的物质进入装置。 如果产物是一种易吸收空气中的C02或水而变质的物质(如Na0 H固体等)，在制备过程中则要将C02或水除去，同时也要防止空气中C02的或水进入装置。,五.反应条件的控制,六、数据处理,化学中的数据处理并不注重计算，而是强调质量守恒、电子守恒的灵活应用。,1.洗涤沉淀:向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀，待水 自然流尽后，洗涤2一3次。 2.从溶液中得到晶体:蒸发浓缩一冷却结晶一过滤一洗涤一干燥或蒸发结晶一趁热过滤一洗涤一干燥。 3.在书写某一步除杂时，一定要指出除去的具体 物质。应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的

15、回答是不给分的。,七、注重答案的文字叙述规范,4. 认真审题，不要因审题不细致而失分，如: (1)填“化学方程式”还是“离子方程式”。 (2)填“名称”“符号”还是“代号”“序号”等。 (3)填“大于”还是“”“增大”还是“变大”等。 (4)填“化学式”“分子式”“结构式”“结构简式” “最简式”还是“电子式”等。 (5)书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件 以及气体、沉淀等符号。,2016高考III卷 以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为： 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回

16、答下列问题： （1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为_，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是_。,（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为_mol。 （3）“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_。 （4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124 R4V4O12+4OH（以ROH为强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性（填“酸”“碱”“中”）。 （5）“流出液”中阳离子最多的是_。 （6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。,某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其它不溶于酸的杂质。某化学课外小组设计以下流程，以该矿样为原料生产CuC12 2H2O晶体。 已知：在20 时氯化铜的溶解度是73g；常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH 见下表。,回答下列间题：（l）步骤的焙烧过程中需要通入氧气。在实验室中使用中学化学常见物质、右图所示装置制取氧气，试写